機器人運動學與動力學

目錄

第1章緒論

1.1串聯機器人與並聯機器人

1.2柔性機器人

1.3機構學的發展階段與機器人機構學的研究內容

1.3.1機構學的發展階段

1.3.2機器人機構學的研究內容

1.3.3機器人動力學的研究內容

第2章機構學與機械動力學基礎知識

2.1機構學的基礎知識

2.1.1構件及其自由度

2.1.2運動副及其分類

2.1.3運動鏈與機構

2.1.4機構的活動度

2.1.5機器人機構的分類

2.2機械動力學的基礎知識

2.2.1機械系統中常見的動力學問題

2.2.2機械動力學分析的一般過程

2.2.3機械系統的組成元件

2.2.4機械動力學建模的基本原理與方法

第3章機器人的位姿描述與齊次變換

3.1位姿描述

3.2點的映射

3.3齊次坐標與齊次變換

3.4運動算子

3.5變換矩陣的運算

3.6變換方程

3.7歐拉角與RPY角

3.8旋轉變換通式

第4章螺旋理論基礎

4.1點的矢量表示

4.2直線的矢量表示

4.3兩點確定的直線方程及其普呂克坐標

4.4兩直線的互矩

4.5線矢量與旋量

4.5.1線矢量

4.5.2旋量

4.5.3旋距

4.5.4旋量的運算

4.6速度旋量

4.7力旋量

4.8旋量的互易性

4.9旋量的相關性

4.9.1Grassmann線幾何

4.9.2特殊情形下的旋量相關性

4.10旋量系

4.11反螺旋的物理意義

4.12機構的約束反螺旋與公共約束

4.13常見運動副的旋量表示

4.14機器人自由度分析

第5章機器人運動學與雅可比矩陣

5.1構件參數和運動副變量

5.2構件位姿描述與運動學方程

5.3驅動空間、關節空間和操作空間

5.4機器人系統的坐標系設定

5.5運動學反解

5.6速度與加速度變換

5.6.1速度變換

5.6.2機器人構件的速度描述

5.6.3雅可比矩陣

5.6.4加速度變換

5.7機器人的靜力分析

5.7.1構件的靜力方程

5.7.2等效關節力與力雅可比矩陣

5.8速度與靜力的笛卡兒變換

第6章機器人動力學

6.1拉格朗日方程法

6.2牛頓-歐拉法

6.2.1構件的加速度描述

6.2.2力和力矩的遞推

6.2.3牛頓-歐拉動力學方法的遞推算法

6.2.4考慮重力的動力學算法

6.3關節空間與操作空間動力學方程

第7章剛性並聯機器人的運動學和動力學

7.13-RRS並聯機器人的運動學與動力學分析

7.1.13-RRS並聯機器人的位姿分析

7.1.23-RRS並聯機器人的運動學分析

7.1.33-RRS並聯機器人的動力學分析

7.1.4算例分析

7.23-RRC並聯機器人的運動學與動力學分析

7.2.13-RRC並聯機器人的運動學分析

7.2.23-RRC並聯機器人的動力學分析

7.2.3算例分析

7.33-2(PR)RS並聯機器人的運動學與動力學分析

7.3.13-2(PR)RS並聯機器人的位姿分析

7.3.23-2(PR)RS並聯機器人的運動學分析

7.3.33-2(PR)RS並聯機器人的動力學分析

7.3.4算例分析

第8章柔性並聯機器人的動力學建模與分析

8.1柔性機器人動力學分析方法

8.23-RRS柔性並聯機器人的動力學

8.2.1系統單元劃分

8.2.2柔性構件的單元模型

8.2.3單元位移型函數

8.2.4單元動能

8.2.5單元變形能

8.2.6單元動力學方程

8.2.7支鏈動力學方程

8.2.8運動學約束

8.2.9動力學約束

8.2.10系統動力學方程

8.3方程求解

8.43-RRC與3-RSR柔性並聯機器人的動力學建模簡介

8.5算例分析

第9章柔性並聯機器人的動力分析

9.1動態力分析

9.2構件動應力分析

9.3算例分析

第10章柔性並聯機器人的虛擬樣機仿真

10.1SAMCEF軟件簡介

10.2SAMCEF軟件仿真流程

10.3柔性並聯機器人的動態仿真

10.3.13-RRR柔性並聯機器人仿真

10.3.23-RRS柔性並聯機器人仿真

10.3.33-RSR柔性並聯機器人仿真

10.3.43-RRC柔性並聯機器人仿真

第11章柔性並聯機器人的動態特性分析與優化

11.1頻率特性分析

11.2阻尼振動特性分析

11.3構件參數的優化

11.3.1參數優化的數學模型

11.3.2算例分析

第12章柔性並聯機器人的運動與動力規劃

12.1初始位形優化

12.1.1插值函數分析

12.1.2算例分析

12.2輸入運動規劃

12.3動力規劃

參考文獻

附錄

附錄A角坐標系表示法的24種等價旋轉矩陣

附錄B空間柔性並聯機器人動力學方程的相關矩陣261